As a particle physicist, I study the elementary particles and how they interact on the most fundamental level. For most of my research career, I've been using accelerators, such as the electron accelerator at Stanford University, just up the road, to study things on the smallest scale. But more recently, I've been turning my attention to the universe on the largest scale. Because, as I'll explain to you, the questions on the smallest and the largest scale are actually very connected. So I'm going to tell you about our twenty-first-century view of the universe, what it's made of and what the big questions in the physical sciences are -- at least some of the big questions.
Ca fizician, studiez particulele elementare şi modul în care ele interacţionează la nivelul cel mai fundamental. În majoritatea carierei mele de cercetător am folosit acceleratoare, ca acceleratorul de electroni de la Stanford University, aproape de aici, pentru a studia lucrurile la scara cea mai mică. Dar mai recent, am început să mă interesez de univers la scara cea mai mare. Fiindcă, aşa cum vă voi explica, întrebările la scara cea mai mică, şi la scara cea mai mare sunt de fapt foarte conectate. Deci vă voi povesti despre imaginea noastră a universului în secolul 21, din ce este alcătuit şi care sunt marile întrebări în ştiinţele fizice -- cel puţin câteva din marile întrebări.
So, recently, we have realized that the ordinary matter in the universe -- and by ordinary matter, I mean you, me, the planets, the stars, the galaxies -- the ordinary matter makes up only a few percent of the content of the universe. Almost a quarter, or approximately a quarter of the matter in the universe, is stuff that's invisible. By invisible, I mean it doesn't absorb in the electromagnetic spectrum. It doesn't emit in the electromagnetic spectrum. It doesn't reflect. It doesn't interact with the electromagnetic spectrum, which is what we use to detect things. It doesn't interact at all. So how do we know it's there? We know it's there by its gravitational effects. In fact, this dark matter dominates the gravitational effects in the universe on a large scale, and I'll be telling you about the evidence for that.
Recent, noi am realizat că materia obişnuită din univers -- şi prin materie obişnuită mă refer la voi, la mine, planetele, stelele, galaxiile -- materia obişnuită reprezintă doar câteva procente din conţinutul universului. Aproape un sfert sau aproximativ un sfert din materia din univers, este materie invizibilă. Prin invizibilă înţeleg că nu absoarbe în spectrul electromagnetic. Nu emite în spectrul electromagnetic. Nu reflectă. Nu interacţionează cu spectrul electromagnetic, care este utilizat de noi pentru a detecta orice. Nu interacţionează deloc. Deci cum ştim că este acolo? Ştim că este acolo datorită efectelor sale gravitaţionale. De fapt, această materie întunecată domină efectele gravitaţionale din univers la scară mare, şi vă voi povesti despre argumentul pentru aşa ceva.
What about the rest of the pie? The rest of the pie is a very mysterious substance called dark energy. More about that later, OK. So for now, let's turn to the evidence for dark matter. In these galaxies, especially in a spiral galaxy like this, most of the mass of the stars is concentrated in the middle of the galaxy. This huge mass of all these stars keeps stars in circular orbits in the galaxy. So we have these stars going around in circles like this. As you can imagine, even if you know physics, this should be intuitive, OK -- that stars that are closer to the mass in the middle will be rotating at a higher speed than those that are further out here, OK.
Ce se întâmplă cu restul diagramei? Restul diagramei este o substanţă misterioasă numită energie întunecată. Mai multe despre asta mai târziu. Acum să ne întoarcem la argumentele pentru materia întunecată. În aceste galaxii, în special într-o galaxie spirală ca aceasta, majoritatea masei stelelor este concentrată în miezul galaxiei. Această masă imensă a stelelor ţine stelele în orbite circulare în galaxie. Deci avem aceste stele mişcându-se în cercuri ca acesta. Aşa cum vă puteţi imagina, chiar dacă ştiţi fizică -- ar trebui să fie intuitiv -- cu cât stelele sunt mai aproape de masa din mijloc, ele se vor roti cu o viteză mai mare decât cele care sunt mai departe afară aici.
So what you would expect is that if you measured the orbital speed of the stars, that they should be slower on the edges than on the inside. In other words, if we measured speed as a function of distance -- this is the only time I'm going to show a graph, OK -- we would expect that it goes down as the distance increases from the center of the galaxy. When those measurements are made, instead what we find is that the speed is basically constant, as a function of distance. If it's constant, that means that the stars out here are feeling the gravitational effects of matter that we do not see. In fact, this galaxy and every other galaxy appears to be embedded in a cloud of this invisible dark matter. And this cloud of matter is much more spherical than the galaxy themselves, and it extends over a much wider range than the galaxy. So we see the galaxy and fixate on that, but it's actually a cloud of dark matter that's dominating the structure and the dynamics of this galaxy.
Aşa că v-aţi aştepta că dacă aţi măsura vitezele orbitale ale stelelor ele ar trebui să fie mai lente pe margini decât în interior. Cu alte cuvinte, dacă am fi măsurat viteza ca pe o funcţie a distanţei -- acesta este singura dată în care vă arăt un grafic -- ne-am aştepta ca viteza să scadă pe măsură ce distanţa de la centrul galaxiei creşte. Când se fac acele măsurători, descoperim de fapt că viteza este în mare constantă, ca o funcţie a distanţei. Iar dacă este constantă, asta înseamnă că stelele de aici simt efectele gravitaţionale ale unei mase pe care nu o vedem. De fapt, această galaxie şi fiecare altă galaxie pare să fie încorporată într-un nor din această materie întunecată, invizibilă. Iar acest nor de materie este mult mai sferic decât galaxiile însele, şi se extinde pe o distanţă mult mai mare decât galaxia. Deci noi vedem galaxia şi ne concentrăm pe ea, dar de fapt există un nor de materie întunecată care domină structura şi dinamica acestei galaxii.
Galaxies themselves are not strewn randomly in space; they tend to cluster. And this is an example of a very, actually, famous cluster, the Coma cluster. And there are thousands of galaxies in this cluster. They're the white, fuzzy, elliptical things here. So these galaxy clusters -- we take a snapshot now, we take a snapshot in a decade, it'll look identical. But these galaxies are actually moving at extremely high speeds. They're moving around in this gravitational potential well of this cluster, OK. So all of these galaxies are moving. We can measure the speeds of these galaxies, their orbital velocities, and figure out how much mass is in this cluster.
Galaxiile însele nu sunt presărate aleator în spaţiu; ele tind să se grupeze. Şi acesta este exemplul unui grup, de fapt, foarte renumit: grupul Coma. Şi sunt mii de galaxii în acest grup. Ele sunt chestiile albe, difuze, eliptice de aici. Deci aceste grupuri de galaxii -- facem o poză acum, facem o poză peste zece ani -- vor arăta identic. Dar de fapt aceste galaxii se mişcă cu viteze extrem de mari. Ele se deplasează în această fântână de potenţial gravitaţional a grupului. Deci toate aceste galaxii se mişcă. Putem măsura vitezele acestor galaxii, vitezele lor orbitale, şi putem să calculăm câtă masă este în acest grup.
And again, what we find is that there is much more mass there than can be accounted for by the galaxies that we see. Or if we look in other parts of the electromagnetic spectrum, we see that there's a lot of gas in this cluster, as well. But that cannot account for the mass either. In fact, there appears to be about ten times as much mass here in the form of this invisible or dark matter as there is in the ordinary matter, OK. It would be nice if we could see this dark matter a little bit more directly. I'm just putting this big, blue blob on there, OK, to try to remind you that it's there. Can we see it more visually? Yes, we can.
Şi din nou, ceea ce descoperim, este că există mult mai multă masă acolo decât cea datorată galaxiilor pe care le putem vedea. Sau dacă ne uităm în alte părţi ale spectrului electromagnetic, vedem de asemenea că există mult gaz în acest grup. Dar nici acela nu poate răspunde pentru masa lipsă. De fapt, pare să existe de zece ori mai multă masă aici sub forma acestei materii invizibile sau întunecate decât este în materia obişnuită. Ar fi frumos dacă am putea vedea această materie întunecată un pic mai direct. Pun aici această bilă mare, albastră, pentru a încerca să vă amintesc că este aici. Putem s-o vedem mai vizual? Da, putem.
And so let me lead you through how we can do this. So here's an observer: it could be an eye; it could be a telescope. And suppose there's a galaxy out here in the universe. How do we see that galaxy? A ray of light leaves the galaxy and travels through the universe for perhaps billions of years before it enters the telescope or your eye. Now, how do we deduce where the galaxy is? Well, we deduce it by the direction that the ray is traveling as it enters our eye, right? We say, the ray of light came this way; the galaxy must be there, OK. Now, suppose I put in the middle a cluster of galaxies -- and don't forget the dark matter, OK. Now, if we consider a different ray of light, one going off like this, we now need to take into account what Einstein predicted when he developed general relativity. And that was that the gravitational field, due to mass, will deflect not only the trajectory of particles, but will deflect light itself.
Şi permiteţi-mi să vă arăt cum putem face asta. Deci aici este un observator: poate fi un ochi, poate fi un telescop. Şi să presupunem că există o galaxie acolo undeva în univers. Cum vedem acea galaxie? O rază de lumină părăseşte galaxia şi călătoreşte prin univers pentru poate miliarde de ani înainte să intre în telescop sau în ochi. Acum, cum deducem unde este galaxia? Păi, deducem prin direcţia în care călătoreşte raza care intră în ochiul nostru, corect? Spunem: raza de lumină a sosit pe această cale, galaxia trebuie să fie acolo. Acum, să presupunem că pun la mijloc un grup de galaxii -- şi să nu uitaţi materia întunecată. Acum, dacă considerăm o rază de lumină diferită, una care pleacă astfel, trebuie să luăm acum în calcul ceea ce a prezis Einstein când a dezvoltat relativitatea generală. Iar asta a fost că, datorită masei, câmpul gravitaţional va devia nu numai traiectoria particulelor, ci va devia lumina însăşi.
So this light ray will not continue in a straight line, but would rather bend and could end up going into our eye. Where will this observer see the galaxy? You can respond. Up, right? We extrapolate backwards and say the galaxy is up here. Is there any other ray of light that could make into the observer's eye from that galaxy? Yes, great. I see people going down like this. So a ray of light could go down, be bent up into the observer's eye, and the observer sees a ray of light here.
Aşa că această rază de lumină nu va continua într-o linie dreaptă, ci mai degrabă se va curba şi va ajunge în ochiul nostru. Unde va vedea observatorul galaxia? Puteţi răspunde. Sus, corect? Vom extrapola înapoi şi vom spune că galaxia este aici sus. Există vreo altă rază de lumină care ar putea ajunge din acea galaxie în ochiul observatorului? Da, grozav. Văd oameni arătând în jos. Deci o rază de lumină ar putea merge în jos, poate fi curbată până sus în ochiul observatorului, iar observatorul vede o rază de lumină aici.
Now, take into account the fact that we live in a three-dimensional universe, OK, a three-dimensional space. Are there any other rays of light that could make it into the eye? Yes! The rays would lie on a -- I'd like to see -- yeah, on a cone. So there's a whole ray of light -- rays of light on a cone -- that will all be bent by that cluster and make it into the observer's eye. If there is a cone of light coming into my eye, what do I see? A circle, a ring. It's called an Einstein ring. Einstein predicted that, OK. Now, it will only be a perfect ring if the source, the deflector and the eyeball, in this case, are all in a perfectly straight line. If they're slightly skewed, we'll see a different image.
Acum, să ţinem cont de faptul că trăim într-un univers tridimensional, un spaţiu tridimensional. Există alte raze de lumină care ar putea ajunge în ochi? Da! Razele vor fi pe -- aş vrea să văd -- da, pe un con. Deci există o întreagă rază de lumină -- raze de lumină pe un con -- care vor fi curbate de acel grup de galaxii şi vor ajunge în ochiul observatorului. Dacă există un con de lumină sosind în ochiul meu, ce văd eu? Un cerc, un inel. Este numit inelul lui Einstein -- Einstein a prezis asta. Acum, va fi un inel perfect doar dacă sursa, deflectorul, şi ochiul, în acest caz, sunt toate aliniate perfect. Dacă ele sunt puţin înclinate, vom vedea o imagine diferită.
Now, you can do an experiment tonight over the reception, OK, to figure out what that image will look like. Because it turns out that there is a kind of lens that we can devise, that has the right shape to produce this kind of effect. We call this gravitational lensing. And so, this is your instrument, OK. (Laughter). But ignore the top part. It's the base that I want you to concentrate, OK. So, actually, at home, whenever we break a wineglass, I save the bottom, take it over to the machine shop. We shave it off, and I have a little gravitational lens, OK. So it's got the right shape to produce the lensing. And so the next thing you need to do in your experiment is grab a napkin. I grabbed a piece of graph paper -- I'm a physicist. (Laughter) So, a napkin. Draw a little model galaxy in the middle. And now put the lens over the galaxy, and what you'll find is that you'll see a ring, an Einstein ring. Now, move the base off to the side, and the ring will split up into arcs, OK. And you can put it on top of any image. On the graph paper, you can see how all the lines on the graph paper have been distorted. And again, this is a kind of an accurate model of what happens with the gravitational lensing.
Acum, puteţi face un experiment deseară la recepţie, pentru a descoperi cum va arăta acea imagine. Fiindcă se pare că există un fel de lentilă pe care o putem construi, care are forma potrivită pentru a produce acest fel de efect. Numim asta o lentilă gravitaţională. Şi iată, acesta este instrumentul vostru. (Râsete). Dar ignoraţi partea superioară. Baza este cea pe care vreau să vă concentraţi. Aşa că de fiecare dată când acasă spargem un pahar de vin, eu salvez partea de jos, o duc la atelier. O răzuim şi am o mică lentilă gravitaţională. Deci are forma potrivită pentru a produce efectul de lentilă. Următorul lucru pe care trebuie să-l faceţi în experimentul vostru, este să luaţi un şerveţel. Eu am luat o bucată de hârtie milimetrică; eu sunt fizician. (Râsete) Deci un şerveţel. Desenaţi un mic model de galaxie în mijloc. Şi acum puneţi lentila peste galaxie, şi ceea ce veţi observa va fi un inel, un inel Einstein. Acum, mişcaţi baza într-o parte, şi inelul se va împărţi în arce de cerc. Şi puteţi să repetaţi cu orice desen. Pe hârtia milimetrică puteţi vedea cum toate liniile hârtiei au fost distorsionate. Şi din nou, acesta este un fel de model exact pentru a înţelege efectul de lentilă gravitaţională.
OK, so the question is: do we see this in the sky? Do we see arcs in the sky when we look at, say, a cluster of galaxies? And the answer is yes. And so, here's an image from the Hubble Space Telescope. Many of the images you are seeing are earlier from the Hubble Space Telescope. Well, first of all, for the golden shape galaxies -- those are the galaxies in the cluster. They're the ones that are embedded in that sea of dark matter that are causing the bending of the light to cause these optical illusions, or mirages, practically, of the background galaxies. So the streaks that you see, all these streaks, are actually distorted images of galaxies that are much further away.
Deci întrebarea este: vedem aşa ceva pe cer ? Vedem arce de cerc pe cer când ne uităm la un grup de galaxii? Iar răspunsul este: da. Iată aici o imagine de la telescopul spaţial Hubble. Multe din imaginile pe care le vedeţi sunt mai vechi de la telescopul spaţial Hubble. Ei bine, în primul rând, galaxiile de culoare aurie -- acelea sunt galaxiile din grup. Ele sunt cele care sunt încorporate în acea mare de materie întunecată care provoacă curbarea luminii pentru a cauza aceste iluzii optice, sau miraje, de fapt, ale galaxiilor din spatele lor. Deci dungile pe care le vedeţi, toate aceste dungi, sunt de fapt imagini distorsionate ale galaxiilor care sunt mult mai departe.
So what we can do, then, is based on how much distortion we see in those images, we can calculate how much mass there must be in this cluster. And it's an enormous amount of mass. And also, you can tell by eye, by looking at this, that these arcs are not centered on individual galaxies. They are centered on some more spread out structure, and that is the dark matter in which the cluster is embedded, OK. So this is the closest you can get to kind of seeing at least the effects of the dark matter with your naked eye.
Ce putem face apoi se bazează pe cât de multă distorsiune vedem în acele imagini, putem calcula câtă masă trebuie să fie în acest grup. Şi este o cantitate enormă de masă. De asemenea, puteţi aprecia vizual, uitându-vă aici, că aceste arce nu sunt centrate pe galaxii individuale; ele sunt centrate pe o structură mult mai împrăştiată. Şi aceea este materia întunecată în care grupul este încorporat. Deci acesta este modul cel mai apropiat de a vedea cel puţin efectele materiei întunecate cu ochiul liber.
OK, so, a quick review then, to see that you're following. So the evidence that we have that a quarter of the universe is dark matter -- this gravitationally attracting stuff -- is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies is much too large; it must be embedded in dark matter. The speed with which galaxies within clusters are orbiting is much too large; it must be embedded in dark matter. And we see these gravitational lensing effects, these distortions that say that, again, clusters are embedded in dark matter.
În regulă, o scurtă recapitulare, ca să mă asigur că aţi înţeles. Deci dovada pe care o avem că un sfert din univers este materie întunecată -- acest lucru care atrage gravitaţional -- este că galaxiile, viteza cu care stelele orbitează în galaxii este mult prea mare; trebuie să fie încorporată în materie întunecată. Viteza cu care galaxiile orbitează în grupuri este mult prea mare; trebuie să fie încorporate în materie întunecată. Şi vedem aceste efecte de lentilă gravitaţională, aceste distorsiuni care spun că, din nou, grupurile sunt încorporate în materie întunecată.
OK. So now, let's turn to dark energy. So to understand the evidence for dark energy, we need to discuss something that Stephen Hawking referred to in the previous session. And that is the fact that space itself is expanding. So if we imagine a section of our infinite universe -- and so I've put down four spiral galaxies, OK -- and imagine that you put down a set of tape measures, so every line on here corresponds to a tape measure, horizontal or vertical, for measuring where things are. If you could do this, what you would find that with each passing day, each passing year, each passing billions of years, OK, the distance between galaxies is getting greater. And it's not because galaxies are moving away from each other through space. They're not necessarily moving through space. They're moving away from each other because space itself is getting bigger, OK. That's what the expansion of the universe or space means. So they're moving further apart.
În regulă. Şi acum, să trecem la energia întunecată. Pentru a înţelege dovada pentru energia întunecată, trebuie să discutăm ceva la care Stephen Hawking s-a referit în sesiunea anterioară. Şi anume faptul că spaţiul însuşi se dilată. Deci dacă ne imaginăm o secţiune din universul nostru infinit şi aşez în ea patru galaxii spirale. Şi imaginaţi-vă că aşezaţi un set de de rigle, astfel încât fiecare linie să corespundă unei rigle -- orizontal sau vertical -- pentru a măsura unde sunt lucrurile. Dacă puteţi face asta, ceea ce veţi descoperi este că pe zi ce trece, în fiecare an, în fiecare miliard de ani, distanţele dintre galaxii devin mai mari. Şi asta nu din cauză că galaxiile se deplasează depărtându-se una de alta prin spaţiu; ele nu se mişcă neapărat prin spaţiu. Ele se îndepărteză una de alta fiindcă spaţiul însuşi devine mai mare. Asta este reprezintă expansiunea universului sau a spaţiului. Deci ele se depărtează în continuare.
Now, what Stephen Hawking mentioned, as well, is that after the Big Bang, space expanded at a very rapid rate. But because gravitationally attracting matter is embedded in this space, it tends to slow down the expansion of the space, OK. So the expansion slows down with time. So, in the last century, OK, people debated about whether this expansion of space would continue forever; whether it would slow down, you know, will be slowing down, but continue forever; slow down and stop, asymptotically stop; or slow down, stop, and then reverse, so it starts to contract again. So a little over a decade ago, two groups of physicists and astronomers set out to measure the rate at which the expansion of space was slowing down, OK. By how much less is it expanding today, compared to, say, a couple of billion years ago?
Acum, ce a menţionat şi Stephen Hawking, este că după Big Bang, spaţiul spaţiul s-a extins foarte rapid. Dar pentru că materia, cu atracţia ei gravitaţională este intergrată în acest spaţiu, ea tinde să încetinească expansiunea spaţiului. Aşa că expansiunea încetineşte în timp. Deci în ultimul secol oamenii au dezbătut dacă cumva această expansiune a spaţiului va continua pentru totdeauna, sau oare va încetini, ştiţi, va încetini, dar va continua pentru totdeauna. Va încetini şi se va opri, se va opri asimptotic, sau va încetini, se va opri şi apoi se va inversa, aşa că va începe să se contracte din nou. Deci cu puţin mai mult de zece ani în urmă două grupuri de fizicieni şi astronomi au început să măsoare rata cu care expansiunea spaţiului încetinea. Cu cât mai puţin se extinde azi, comparat, să zicem, cu câteva miliarde de ani în urmă?
The startling answer to this question, OK, from these experiments, was that space is expanding at a faster rate today than it was a few billion years ago, OK. So the expansion of space is actually speeding up. This was a completely surprising result. There is no persuasive theoretical argument for why this should happen, OK. No one was predicting ahead of time this is what's going to be found. It was the opposite of what was expected. So we need something to be able to explain that. Now it turns out, in the mathematics, you can put it in as a term that's an energy, but it's a completely different type of energy from anything we've ever seen before. We call it dark energy, and it has this effect of causing space to expand. But we don't have a good motivation for putting it in there at this point, OK. So it's really unexplained as to why we need to put it in.
Rezultatul neaşteptat la această întrebare, din aceste experimente, a fost că spaţiul se extinde cu o rată mai mare azi, decât o făcea cu câteva miliarde de ani în urmă. Deci expansiunea spaţiului de fapt accelerează. Acesta a fost un rezultat complet surprinzător. Nu există nici un raţionament teoretic convingător pentru a explica aşa ceva. Nimeni nu a prezis că se va descoperi aşa ceva. Era opusul rezultatului aşteptat. Deci avem nevoie de ceva care să fie capabil să explice asta. Ei bine, în matematică, poţi adăuga asta ca un termen ce reprezintă o energie. Dar este un tip de energie complet diferit de orice altceva observat de noi până acum. Noi o numim energie întunecată, şi are acest efect care duce la expansiunea spaţiului. Dar nu avem un argument bun pentru a o adăuga în acest punct. Aşa că de fapt nu se explica de ce e nevoie să o adăugăm.
Now, so at this point, then, what I want to really emphasize to you, is that, first of all, dark matter and dark energy are completely different things, OK. There are really two mysteries out there as to what makes up most of the universe, and they have very different effects. Dark matter, because it gravitationally attracts, it tends to encourage the growth of structure, OK. So clusters of galaxies will tend to form, because of all this gravitational attraction. Dark energy, on the other hand, is putting more and more space between the galaxies, makes it, the gravitational attraction between them decrease, and so it impedes the growth of structure. So by looking at things like clusters of galaxies, and how they -- their number density, how many there are as a function of time -- we can learn about how dark matter and dark energy compete against each other in structure forming.
Acum, în acest punct, ceea ce vreau să vă subliniez, este că în primul rând, materia şi energia întunecată sunt lucruri complet diferite. Ele sunt de fapt două mistere legate de ceea ce alcătuieşte majoritatea universului, şi au efecte foarte diferite. Materia întunecată, fiindcă atrage gravitaţional, tinde să încurajeze creşterea structurilor. Deci vor tinde să se formeze grupuri de galaxii, din cauza acestei atracţii gravitaţionale. Energia întunecată, pe de altă parte, pune din ce în ce mai mult spaţiu între galaxii. O face -- atracţia gravitaţională dintre ele -- scade, şi astfel frânează creşterea structurilor. Deci privind la lucruri precum grupurile de galaxii, şi cum ele -- densitatea lor, câte sunt ca o funcţie a timpului -- putem învăţa despre cum materia şi energia întunecată se luptă între ele pentru formarea structurilor.
In terms of dark matter, I said that we don't have any, you know, really persuasive argument for dark energy. Do we have anything for dark matter? And the answer is yes. We have well-motivated candidates for the dark matter. Now, what do I mean by well motivated? I mean that we have mathematically consistent theories that were actually introduced to explain a completely different phenomenon, OK, things that I haven't even talked about, that each predict the existence of a very weakly interacting, new particle.
Privind materia întunecată, am spus că nu avem nici un argument convingător pentru energia întunecată. Avem ceva pentru materia întunecată? Şi răspunsul este: da. Avem candidaţi bine argumentaţi pentru materia întunecată. Acum, ce înţeleg prin bine argumentat? Înţeleg că avem teorii matematice consistente care au fost introduse de fapt pentru a explica un fenomen complet diferit, lucruri de care nici măcar nu am vorbit, şi fiecare prezice existenţa unei particule cu interacţiune foarte slabă.
So, this is exactly what you want in physics: where a prediction comes out of a mathematically consistent theory that was actually developed for something else. But we don't know if either of those are actually the dark matter candidate, OK. One or both, who knows? Or it could be something completely different. Now, we look for these dark matter particles because, after all, they are here in the room, OK, and they didn't come in the door. They just pass through anything. They can come through the building, through the Earth -- they're so non-interacting.
Iată, asta este exact ceea ce vrei în fizică: o predicţie să vină dintr-o teorie matematică consistentă care a fost dezvoltată de fapt pentru altceva. Dar nu ştim dacă oricare dintre ele chiar este candidatul pentru materia întunecată. Una sau amândouă, cine ştie? Sau ar putea fi ceva complet diferit. Acum, căutăm aceste particule de materie întunecată fiindcă până la urmă, ele sunt aici în cameră, şi nu au intrat pe uşă. Ele pur şi simplu trec prin orice. Ele pot veni prin clădire, prin pământ; sunt atât de puţin interactive.
So one way to look for them is to build detectors that are extremely sensitive to a dark matter particle coming through and bumping it. So a crystal that will ring if that happens. So one of my colleagues up the road and his collaborators have built such a detector. And they've put it deep down in an iron mine in Minnesota, OK, deep under the ground, and in fact, in the last couple of days announced the most sensitive results so far. They haven't seen anything, OK, but it puts limits on what the mass and the interaction strength of these dark matter particles are. There's going to be a satellite telescope launched later this year and it will look towards the middle of the galaxy, to see if we can see dark matter particles annihilating and producing gamma rays that could be detected with this. The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator, that we'll be turning on later this year. It is possible that dark matter particles might be produced at the Large Hadron Collider.
Aşa că un mod de a le căuta este să construieşti detectoare care sunt extrem de sensibile la coliziunea cu o particulă de materie întunecată în trecere. Ca un cristal care va suna dacă se întâmplă asta. Deci unul din colegii mei din vecini şi colaboratorii lui au construit un asemenea detector. Şi l-au pus la mare adâncime într-o mină de fier din Minnesota, -- foarte adânc sub pământ -- şi de fapt în ultimele zile au anunţat cele mai sensibile rezultate de până acum. Nu au văzut încă nimic, dar asta trasează nişte limite privind masa şi puterea de interacţiune a acestor particule de materie întunecată. Se va lansa un satelit cu un telescop mai târziu în acest an. Şi se va uita spre mijlocul galaxiei, pentru a verifica dacă putem vedea particule de materie întunecată anihilându-se şi producând raze gama care pot fi detectate cu aşa ceva. Marele accelerator de hadroni(LHC), un accelerator al fizicii particlulelor, care va porni mai târziu în acest an. Este posibil ca particulele de materie întunecată să fie produse la marele accelerator de hadroni.
Now, because they are so non-interactive, they will actually escape the detector, so their signature will be missing energy, OK. Now, unfortunately, there is a lot of new physics whose signature could be missing energy, so it will be hard to tell the difference. And finally, for future endeavors, there are telescopes being designed specifically to address the questions of dark matter and dark energy -- ground-based telescopes, and there are three space-based telescopes that are in competition right now to be launched to investigate dark matter and dark energy. So in terms of the big questions: what is dark matter? What is dark energy? The big questions facing physics. And I'm sure you have lots of questions, which I very much look forward to addressing over the next 72 hours, while I'm here. Thank you. (Applause)
Pentru că sunt aşa de puţin interactive, ele vor scăpa de fapt din detector, aşa că semnătura lor va fi energie lipsă. Din păcate, există o mulţime de lucruri noi în fizică a căror semnătură poate fi energie lipsă, va fi greu de distins între ele. Şi în final, pentru proiecte viitoare, există telescoape în stadiu de proiectare care vor adresa specific problemele legate de materia şi energia întunecată: telescoape terestre. Şi există trei telescoape spaţiale care sunt acum în competiţie pentru a fi lansate să investigheze materia şi energia întunecată. Aşa că privind marile întrebări: Ce este materia întunecată? Ce este energia întunecată? Marile întrebări cu care se confruntă fizica. Şi sunt sigură că şi voi aveţi multe întrebări. Pe care abia aştept să le răspund în următoarele 72 de ore cât sunt aici. Vă mulţumesc. (Aplauze)